Какие маслосъемные кольца лучше наборные или коробчатые
Перейти к содержимому

Какие маслосъемные кольца лучше наборные или коробчатые

  • автор:

Наборные и коробчатые маслосьемные кольца

Маслосъемные кольца современных двигателей устанавливаются двух типов:

• Коробчатое кольцо с пружиной эспандерного типа
• Наборное кольцо, состоящее из двухфункционального расширители и двух стальных дисков

Коробчатое кольцо по большому счету представляет собой маслоуправляющее кольцо, тогда как наборное – чисто маслосъемное.
Коробчатое кольцо дает несколько больший расход масла за счет пропуска его части находясь вблизи мертвых точек, но зато обеспечивает смазку поршня и цилиндра. Это происходит по причине отрыва «гребня» кольца от стенки цилиндра в момент «перекладки» поршня.

Подобного недостатка лишено наборное маслосъемное кольцо, так как его диски не связаны жестко друг с другом и контакт диска с зеркалом цилиндра остается всегда постоянным.

Это достигается благодаря тому, что диски наборного маслосъемного кольца имеет небольшую толщину, порядка 0.50-0.63 мм, что позволяет им хорошо «приспосабливаться» к поверхности цилиндра, по сравнению с коробчатым маслосъемным кольцом.

Эта конструкция наборного маслосъемного кольца позволяет ему снимать практически все масло со стенок цилиндра иногда даже ведущее к голоданию пары поршень-цилиндр.
Для этого специально изменена конструкция среднего компрессионного кольца, которое способно удерживать часть масла для смазки колец, поршня и цилиндра над маслосъемным кольцом.

У дизелей, где условия работы поршневой группы гораздо жестче, требования предъявляемые к смазке повышены, устанавливаются в основном коробчатые маслосъемные кольца.
Японские и американские бензиновые двигатели в основном оснащаются с завода наборными маслосъемными кольцами, а европейские производители предпочтение отдают коробчатым маслосъемным кольцам.

Высота гребешков при большом износе коробчатого кольца становится минимальной, а иногда они полностью изнашиваются, что ведет к увеличению зазора в замке кольца и большому расходу масла.
Наборное маслосъемное кольцо не подвержено этому, так как увеличенный зазор в замке перекрывает другой диск, разведенный замком кольца в противоположную сторону.

При замене колец, без выполнения каких либо шлифовочных операций, надежнее будет вариант с наборными маслосъемными кольцами. Обычно эти кольца дороже, чем с коробчатыми маслосъемными кольцами, но цена оправдана и окупится сторицей

На двух кольцах

Деталей в автомобиле великое множество. Неважных нет, но и среди них есть такие, совершенствование которых не прекращается ни на день. Одна из таких деталей — маслосъемное кольцо. Технологию его производства постоянно улучшают и за рубежом, и у нас. Появляются новые предприятия. Специалисты одного из них — компании «Стирлинг Инжиниринг» (Московская область) поделились с нами своим видением ситуации.

У ВСЕХ НА СЛУХУ

Экологические проблемы, порождаемые тепловыми двигателями, должны сегодня беспокоить каждого здравомыслящего человека, а для самих двигателистов это и подавно головная боль. Основных путей решения проблем два — совершенствование рабочего процесса и доработка цилиндро-поршневой группы. Причем работы эти необходимо вести параллельно: от «процесса» зависит выход окислов азота, концентрация СО, а конструкция колец и поршня определяет во многом содержание углеводородов СН.

Работа маслосъемного и компрессионных колец тесно взаимосвязана. Установка, например, чугунного маслосъемного кольца коробчатого типа, как правило, подразумевает, что верхнее компрессионное будет «минутным» (с наклоном рабочей поверхности на одну угловую минуту) или, как еще говорят, скребкового типа. Оно помогает собрать остатки масла, с которыми маслосъемное не справилось.

Ныне все больше производителей отдают предпочтение составным маслосъемным кольцам. Они лучше коробчатых прилегают к цилиндру, особенно при перекладках поршня, и обеспечивают более равномерное давление на стенки (см. рис. 1а, б, в и комментарии). Правда, и с ними есть сложности — это форма расширительного пружинного элемента. Очень непросто обеспечить податливость верхнего и нижнего колец и одновременно необходимое удельное давление на стенку цилиндра (см. рис. 2а, б и комментарии). Иными словами, составное маслосъемное кольцо, по идее, лучше коробчатого, но наличие «вторичных» проблем не позволяет эти преимущества в полной мере реализовать. Замкнутый круг?

Чтобы не возникало сомнений, почему малоизвестная российская фирма набралась смелости взяться за проблемы, которыми заняты лучшие мировые производители колец, специалисты «Стирлинг Инжиниринг» напомнили: корни их предприятия и основные наработки уходят в начало шестидесятых, в НИИтракторсельхозмаш. В семидесятые уже были достигнуты серьезные по тем временам успехи, хотя сегодня тот уровень может вызвать лишь добрую улыбку. Но дело не остановилось. В 90-х годах были международные патенты Великобритании, ФРГ, Японии, Франции и небольшое производство колец для ремонта эксплуатируемой у нас импортной техники. А вот основным, самым свежим наработкам три-пять лет от роду. Теперь к сути.

Усилия российских специалистов были направлены на то, чтобы, опираясь на наиболее перспективную схему работы маслосъемного кольца, показанную на рис. 2б, заставить деталь работать продолжительно, обеспечивая нормальное, а главное, стабильное во времени давление на стенку. И самое главное (что в конце концов удалось) — изготовить расширитель не методом вырубки металла, как делают сегодня все, а последовательными процедурами гибки и плющения.

В результате крипостойкость (способность пружинного элемента сохранять свои свойства) в два с половиной раза превысила требования международного стандарта ISO 6627. За пять часов нагретые до 250°С пружинные элементы теряют лишь 10% «упругости» при допустимых по стандарту 25%. На таком расширителе нет острых кромок, снижающих подвижность кольца. И, что примечательно, технология позволяет делать на 30% больше изгибов (см. фото).

Знакомясь с результатами множества испытаний, проведенных на ВАЗе, ЗМЗ, в НИЦИАМТ и других организациях, мы выделили в первую очередь две темы.

Первая: всерьез рассматривается вопрос о возможности работы одного из отечественных автомобильных двигателей всего на двух кольцах — одном компрессионном и одном маслосъемном, о котором идет речь (пока испытания не завершены и решение не принято, нас просили героев не называть).

Вторая: при установке нового маслосъемного кольца на карбюраторный двигатель VAZ 21083 (без использования нейтрализатора) содержание СН в его выхлопе приблизилось к норме Евро III (рис. 3). А это уже прорыв!

Рис. 1. Один из недостатков маслосъемного кольца коробчатого типа (а): при перекладке поршня или под действием иных факторов оно начинает работать лишь частью своей поверхности (б), что ухудшает снятие масла с зеркала цилиндра и приводит к повышенному износу. Подобное наиболее заметно в двигателях со значительным износом деталей цилиндро-поршневой группы. Составное кольцо при этом продолжает нормально работать, поскольку его нижняя и верхняя части независимы друг от друга (в).

Рис. 2. Самая сложная деталь составного маслосъемного кольца — расширитель. Ему нужно одновременно обеспечить податливость полуколец и необходимое удельное давление на стенку цилиндра. В варианте, показанном на рис. а, обеспечивается изгибная податливость полуколец, здесь расширитель имеет мощную внутреннюю часть (обращенную к цилиндру). Недостаток — подгибание полуколец при работе, истирание их углов и в перспективе — потеря эффективности. В варианте на рис. б полукольца свободны в радиальном направлении, так что отмеченных только что недостатков здесь нет. И все же податливая внутренняя часть расширителя с трудом обеспечивает хорошее прилегание, что со временем тоже приводит к потере эффективности.

Рис. 3. Содержание углеводородов СН в выхлопе двигателя VAZ 21083 (850 об/мин).

Внизу — расширитель обычного кольца, вверху — цельногнутый с более частыми «сгибами».

Кольца компрессионные, маслосъемные, установка

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна

Поршневые кольца формируют уплотнение между стенкой цилиндра и поршнем. Должны обеспечивать хорошее уплотнение по всей плоскости цилиндра в широком диапазоне температур. В четырех тактных двигателях чаще применяется три кольца, из них два компрессионных и нижнее маслосъемное.

    • Компрессионные кольца обеспечивают надежное уплотнение между цилиндром и поршнем для герметизации камеры сгорания.
    • Отвод тепла от поршня к стенкам цилиндра.
    • Маслосъемные кольца удаляют излишки масла со стенок цилиндра предотвращая его попадания в камеру сгорания. Однако удаляют не полностью, а регулируют, оставляя необходимое количество масла для компрессионных колец.
    Первое компрессионное кольцо

    Предназначено исключительно для предотвращения прорыва расширяющихся газов в камере сгорания. Во время цикла «рабочий ход» нарастающее давление в камере сгорания прижимает первое компрессионное кольцо ко дну канавки поршня и сильнее прижимает к стенкам цилиндра, тем самым обеспечивая достаточную изоляцию камеры сгорания. Давление в канавке кольца сохраняется на последующих тактах не
    успевая снизиться. Зазор между кольцом и канавкой составляет 0.04-0.08 мм

    rabota kompressionnogo kolca

    Защищает второе кольцо от высокой температуры сгорания и уменьшает нагрузку. Имеет наибольший теплоотвод от поршня к цилиндру, примерно 50-60% отводимого тепла от поршня к цилиндру приходится на компрессионные кольца. Некоторая часть газов прорывается, второе кольцо приступает к выполнению своих функций, об этом чуть позже.

    Первое компрессионное кольцо изготавливается из высокосортного чугуна или стали, способного выдерживать высокие температуры и нагрузку при этом имея не большой коэффициент теплового расширения. Во время работы двигателя температура кольца достигает 180-210°C, в верхней мертвой точке где практически нет смазки из-за трения, достигается еще большая температура. На внешней рабочей поверхности кольца часто присутствует специальное покрытие для снижения трения. Это может быть плазменная наплавка молибдена, металлокерамики, керамики. Чаще встречается хромовое покрытие, имеющее серый матовый цвет (наносится гальваническим метолом) и своеобразную пористую структуру, позволяющую задерживать масло для большего снижения трения. Остальные поверхности имеют черный цвет в результате фосфатирования. Покрытие обеспечивает антифрикционные и антикоррозийные свойства.

    Компрессионные кольца производятся не совсем круглыми, а имеют сложную форму дуги в свободном состоянии и достаточно большой концевой зазор. Когда кольцо займет свое место в поршне и будет вставлено в цилиндр, оно будет обеспечивать равномерную прижимную силу в любой точке окружности.

    forma kolca

    Второе компрессионное кольцо

    Работает в более благоприятных условиях и выполняет функцию дополнительного уплотнения так же из-за специальной формы помогает маслосъемному снять излишки масла, оставляя только масленую пленку на поверхности цилиндра. Средняя температура кольца 150 — 170 °C в режиме работы. Зазор между кольцом и канавкой поршня немного ниже чем у первого 0.03-0.06 мм. Выполненно из чугуна и очень хрупкое. Разнообразие форм колец обуславливает выполнение определенных функций. Таких как распределение нагрузки в канавке, уменьшение трения юбки поршня методом аквопланирования по маслу, удаление излишек масла.

    vtoroe_kompressionnoe kolco

    Фаска на внутренней стороне кольца определяет в какую сторону будет изгибаться кольцо. Если фаска снизу, то кольцо после нагрева будет выворачиваться наружной поверхностью вниз, как показано на картинке. И соответственно если фаска сверху, то и выворачиваться рабочая поверхность кольца будет вверх.

    Маслосъемное кольцо

    Под компрессионными кольцами располагается маслосъемное кольцо, выполняющее функцию удаления излишек масла со стенок цилиндра.

    Большое количество масла, проникающее через компрессионные кольца в камеру сгорания, плохо сказывается на работе двигателя. В процессе работы сгорающее масло откладывается на стенках клапанов, камере сгорания, свечах, дне поршня. Большой нагар сильно разогревается, повышается вероятность детонации. Выпускные клапана подвергаются увеличенной температурной нагрузке.

    Тонкий слой масленой пленки, оставляемый маслосъемными кольцами, снижает силу трения компрессионных колец, увеличивая их долговечность. В отличии от компрессионных маслосъемные не прижимаются рабочим давлением газа к плоскости канавки в поршне и стенкам цилиндра, поэтому имеют специальные осевые и радиальные расширители.

    По конструкции можно выделить два типа колец: коробчатые и наборные те и другие могут иметь различные расширители.

    maslosemnie_kolca

    При движении поршня вниз маслосъемные кольца соскребают со стенок цилиндра излишки масла направляя их по дренажным отверстиям в поршне обратно в картер. Масляный клин перед кольцом помогает эффективно смазывать скользящую юбку поршня. Стенки цилиндра имеют шероховатость, так называемый хон, который позволяет задерживать тончайший слой масла, для компрессионных колец.

    otvod_masla

    Hon

    Большее распространение получили наборные кольца, состоящие из двух тонких стальных пластин, (часто имеющих различные покрытия для снижения терния) и тангенциального расширителя, выполняющего одновременно осевое и радиальное расширение. Используются в современных двигателях.

    Особенности установки маслосъемных колец

    Хочу обратить ваше внимание на установку именно маслосъемных колец. С компрессионными не должно возникнуть проблем если соблюдать простые правила, устанавливать надписями вверх (надписи, точка) и пользоваться специальным инструментом.

    instrument

    При установки маслосъемных могут возникнуть трудности при отсутствии надписей, или правильность установки замка расширителя. Разберемся в этом подробнее. Если надписи отсутствуют, то не имеет значения какой стороной вы поставите кольцо и какое из них будет сверху, а какое снизу (наборные).

    Часто ошибки возникают при установке поршня в цилиндр, даже если используется специальных хомут для стяжки колец на поршне. Особенность состоит в следующем. При сборке маслосъемного кольца стоит обратить внимание на замок расширителя и правильность его стыковки. Для наглядности смотрим изображение ниже.

    Ustanovka_kolec

    Во время сжатия колец на поршне замок расширителя маслосъемного кольца может соскочить с правильного положения и лечь в нахлест собираясь по спирали, таким образом пластины проваливаются через расширитель и это приведет к задиру стенок цилиндра, и канавок поршня. Чтобы этого избежать стягивающий хомут следует располагать таким образок как показано на изображении.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *